SF6 табаны агашының бөлшекті жұмысқа қатысты деңгейлендіру технологиясы мен талдау әдісін зерттеу

Жерде орналасқан резервуарлы типті ағзатшы - электр станцияларда және энергетикалық системаларда маңызды басқару және қорғау құрылғысы. Оның негізгі функциясы - сызықтарда нормалды жүк токтарын бөлу, жабу және өту, және системада қата болған кезде қысқа сыммен токты бөлу. Ағзатшы тұйықтаушы элементтер, диэлектрикалық шайбалар, трансформаторлар, дымдан алу қамеры, басқару механизмдері және жерге қосылатын құбырлардан тұрады. Жерде орналасқан резервуарлы типті ағзатшының дымдан алу қамері жерге қосылатын металл қамыр ішінде орналасқан.

SF₆ резервуарлы типті ағзатшылар үшін диэлектрикалық және дымдан алу қамтамасыз етудің медиумы болып табылады. Бірдей электр талақысында оның диэлектрикалық күші ауадан үш есе, ал дымдан алу қабілеті ауадан жүз есе үлкен. Сондықтан SF₆ ағзатшылары компакттық құрылымы мен кіші еңбек ауданымен айналысады. Енді, жерде орналасқан резервуарлы типті ағзатшылар әдетте төмен пішін центрі, стабильді құрылым, жер сілкіміне ие, ішкі трансформаторлар, кем дәрістікке ие, және қолдануы оңай болып табылады.

Бірақ, резервуарлы типті ағзатшылардың өндіру, қосу, тасымалдау және қызмет еткен кезде, жөнделуінің жақсы емес, суықтыру, түсу және коммутациялық операцияларының факторларына байланысты диэлектрикалық дефекттер пайда болуы мүмкін. Типтік диэлектрикалық дефекттер - проводы же корпусындағы шығып тұратын металл нысандар, ағып жатқан электродтар, және тұрақты металл заттар. Диэлектрикалық дефекттің аймағында электр талақысының күші тест немесе рейтингінің напряжениясының үзілу талақысына жеткен кезде, бөлшек ток (PD) пайда болады. Бөлшек ток - ағзатшылардың диэлектрикалық қорытындысының негізгі себебі, және диэлектрикалық қорытындының алдындағы белгісі. Сондықтан, бөлшек ток сигналдарын онлайн бақылау, қорытындыдан бұрын диэлектрикалық дефекттерді анықтауға мүмкіндік береді, бұл жерде орналасқан резервуарлы типті ағзатшылардың және энергетикалық системаның қауіпсіз және стабильді қызмет етуі үшін маңызды әдіс.

Шығыс уақытында пайда болатын физикалық сигналдарға негізделген, ағзатшылар үшін негізгі бөлшек ток анықтау әдістері - импульс ток әдісі, ультразвук әдісі (AE), күнделікті жердік напряжение әдісі (TEV) және ультра-жоғары дауысты әдіс (UHF) [2-3]. Бұл мақала эксперименттік және жерде өткен тәжірибелерге негізделген, SF₆ жерде орналасқан резервуарлы типті ағзатшылар үшін әртүрлі бөлшек ток анықтау және талдау әдістерін қайталап, әр әдістің өзінің қасиеттерін жинақтайды.

Импульс ток әдісі

Бөлшек ток пайда болған кезде, зарядтардың қозғалысы импульс токты жасайды, ол тест схемасына қосылған куплаж құрылғысы немесе ток сенсоры арқылы анықталады. Импульс ток әдісі - IEC 60270 және байланысты стандарттарда бөлшек токты көлемінің өлшемдерінің гана қойылған әдісі. Басқа әдістер негізінен бөлшек токты анықтау немесе орнын анықтау үшін қолданылады. Импульс ток әдісі жоғары сезімділікке ие, бірақ ол жерде электромагниттік интерференцияға өте ұшырайды. Сондықтан, анықталған сигналдардан жұлдызды ток сигналдарын шығару қажет. Бөлшек токтың көлемін білдірген физикалық сан - нақты заряд q, оны мына формула арқылы алынады.

Формулада, i(t ) - бөлшек токтың импульс токы, Um(t) - импульс напряжения, Rm - анықтау сопротивления мәні, ал q - нақты заряд, бирлик - пКл (пикокулон).

Ток сенсорларына негізделген импульс ток әдісі онлайн бөлшек ток анықтау үшін қолданылады. Жоғары дауысты ток сенсорлары адатта 16 кГц-ден 30 МГц-ке дейінгі дауыс диапазонында жұмыс істейді және қосылатын құрылымымен қамтылған, бұл оларды жерде орналасқан резервуарлы типті ағзатшылардың жерге қосылатын ұшына орналастыруға мүмкіндік береді.

Ультразвук әдісі

Бөлшек ток интенсивті молекулярлық суықтыруларды жасайды, бұл ультразвук тылқыларын жасайды, олар ағзатшы ішінде үзілетін. Ағзатшы корпусына орналасқан ультразвук сенсорлары бөлшек ток сигналдарын анықтай алады. Ультразвук сенсорлардың ішіндегі пьезоэлементтер бөлшек токтан пайда болған ультразвук сигналдарын напряжение сигналдарына айналдырады, олар соңында анықтау схемасына ұсынылады. Ультразвук әдісінің анықтау схемасы негізінен декуплер (ультразвук сигналдарын басқа энергиялық сигналдардан бөлу үшін), сигналды арттыру құрылғысы және фильтрден тұрады.

Жерде орналасқан резервуарлы типті ағзатшылар ішіндегі бөлшек токтың ультразвуктың уақыт облысы мен дауыс облысы сигналдары 2-суретте көрсетілген, оның дауыс диапазоны 50-ден 250 кГц-ке дейін таралған. Ультразвук әдісі төмен бағасы, оңай орналастыру, электромагниттік интерференцияға өте ұшырайтын, және бөлшек токтың орнын анықтауға ыңғайлы өзара қасиеттері бар. Бірақ, ағзатшылардың ішкі диэлектрикалық құрылымы тәсірлі, ультразвуктың SF₆ газында өтуі жауапкершілікке қатысады, сондықтан оптималь анықтау орнын анықтау қажет.

Ультра-жоғары дауысты (UHF) әдіс

Бөлшек токтан пайда болған ток импульстерінің қалыптасу уақыты және ұзақтығы наносекунд үлесінде, олар 300 МГц-ден 3 ГГц-ке дейінгі ультра-жоғары дауыс диапазонында эквивалентті электромагниттік тылқылдарды қалыптасады. Азық UHF сенсорлардың анықтау дауыс диапазоны 300 МГц-ден 1,5 ГГц-ке дейін. Сигналдардың ұзақтығы және жоғары дауыс диапазонына байланысты, UHF әдісінде сигналдарды фильтрлеу, арттыру және интегралдау схемалары арқылы жаңарту қажет, содан кейін олар деректерді жинау картасына ұсынылады, олардың келесі талдауы үшін.

Осымен қатар, UHF әдісін қолдану кезінде программалық және аппараттық жағдайларда хабарлау сигналдары және освещение энергиясының сигналдары сияқты шуылдарды жою қажет. UHF әдісі жоғары сезімділікке, күшті интерференцияға ұшырайтын, және бөлшек токтың орнын анықтауға ыңғайлы өзара қасиеттері бар. Фазалық бөлшек ток (PRPD) үлгісінің UHF сигналының үзілу потенциалындағы бөлшек токты 3-суретте көрсетілген, оның ішінде шығыс амплитудасы, фазасы және шығу санының ақпараты бар.

Күнделікті жердік напряжение (TEV) әдісі

Бөлшек токтан пайда болған электромагниттік тылқылар жерде орналасқан резервуарлы типті ағзатшының металл корпусына үзілетін кезде, корпус бетінде индуцирленген ток пайда болады, бұл жерге қосылатын дененің волна сопротивлениясы бойынша күнделікті жердік напряжение пайда болады. TEV сенсорының жұмыс принципі конденсаторлық напряжение бөлігіне тең болады. Ол сенсор электроды мен изоляциондық слой арасындағы эквивалентті конденсатордың напряжение арқылы бөлшек токты анықтайды. SF₆ ағзатшы ішіндегі бөлшек токтың күнделікті жердік напряжение сигналдары 4-суретте көрсетілген, оның дауыс диапазоны 1-ден 100 МГц-ке дейін. TEV әдісі оңай қолдануы және қосымша анықтау схемасына қажет емес өзара қасиеттері бар.

Бөлшек ток талдау әдістері

Бөлшек ток талдау әдістері шығыс деңгейін бағалау, сигналдарды қысыру, шығыс қасиеттерін шығару, оқиға түрлерін классификациялау үшін қолданылады. Бұл әдістер негізінен пульс түрі әдісі, фазалық бөлшек ток (PRPD) үлгі әдісі, үш фаза амплитудасының өзара байланысы әдісі, уақыт-дауыс үлгі әдісі және уақытқа негізделген статистикалық қасиет әдісінен тұрады.

Пульс түрі әдісі қалыптастыру уақыты, төмендету уақыты, пульс ұзақтығы, куртозис және асимметрия параметрлеріне негізделген бір шығыс түрін талдайды. PRPD үлгі әдісі AC энергиялық напряжение астындағы бөлшек ток сигналдарын накоплировать, шығыс амплитудасы, фазасы және шығу санының өзара байланысының үлгілерін алу үшін қолданылады. Сондықтан, ол \(\varphi -q -n\) әдісі деп да аталады. Үш фаза амплитудасының өзара байланысы әдісі үш фаза AC напряжение астындағы бөлшек токты талдау үшін қолданылады.

Арнайы шығыс сигналының әр түрлі фаза напряжение астындағы шығыс амплитудасын жинау арқылы шығыс өзара байланысының үлгілерін алады. Уақыт-дауыс үлгі әдісі шығыс пульстерін жинау, олардың эквивалентті уақытын және эквивалентті дауысты есептеу, содан кейін эквивалентті уақыт-эквивалентті дауыс облысында шығыс өзара байланысының үлгілерін салу. Уақытқа негізделген статистикалық қасиет әдісі жоғары напряжение DC астындағы бөлшек токты талдау үшін қолданылады. Шығыс өлшемі мен шығыс пульстерінің уақыты аралығына негізделген шығыс өзара байланысының үлгілерін статистикалық талдау.

SF₆ жерде орналасқан резервуарлы типті ағзатшылар ішіндегі бөлшек токтың орнын анықтау үшін абсолютті уақыт айырмашылық әдісі немесе относительті уақыт айырмашылық әдісі қолданылады. Абсолютті уақыт айырмашылық әдісі шығыс ток пульс сигналын немесе ультра-жоғары дауысты (UHF) сигналды шығыс басталу уақыты ретінде қолданады. Ультразвук сигналы мен шығыс басталу сигналының уақыт айырмашылығын есептеу арқылы шығыс басын анықтайды. Релятивті уақыт айырмашылық әдісі тек ағзатшы резервуарындағы арнайы орналасқан бірнеше ультразвук сенсорларын қолданады. Арнайы ультразвук сигналы мен референция ультразвук сигналының аралығындағы уақыт айырмашылығын есептеу арқылы диэлектрикалық дефекттердің орнын анықтайды.

Қорытынды

Бөлшек токты онлайн бақылау, ақырғы қорытындыдан бұрын SF₆ жерде орналасқан резервуарлы типті ағзатшылардың диэлектрикалық қасиеттерін эффективті түрде бағалауға мүмкіндік береді, бұл олардың қауіпсіз және стабильді қызмет етуі үшін маңызды әдістердің бірі. Бұл мақала эксперименттік және жерде өткен тәжірибелерге негізделген, жерде орналасқан резервуарлы типті ағзатшылар үшін бөлшек токты анықтау және талдау әдістерін қайталап, әр әдістің өзінің қасиеттерін жинақтайды.

Жерде қолдану кезінде, онлайн бақылаудың дәлдігі мен иттиfideliyti және dengebilirligi üçin bir neçə inceleme ve analiz yöntemleri kullanılmalıdır. Ayrıca, evrensel güç interneti nesnelerinin kurulumu gerekliliklerine uygun olarak, kablosuz pasif algılama, düşük enerji tüketimi kablosuz iletişim ağları, kenar hesaplama ve büyük veri gibi kilit teknolojilerin uygulanması, yer tabanlı tank tipi kesiciler için kısmi salınım tespiti için gelecekteki gelişim trendidir.